[发明专利]一种柔性锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性锂离子电池硅碳复合负极材料，其特征在于为硅纳米线阵列/碳纳米纤维/碳纳米管复合结构，在均匀排列的硅纳米线阵列表面原位生长碳纤维骨架支撑在一起，并缠绕碳纳米管。

2.如权利要求1所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)配置1号溶液、2号溶液、3号溶液和4号溶液备用；所述1号溶液为425ml去离子水、75mL浓度为30％的HF溶液、0.85g AgNO₃粉末，2号溶液为425ml去离子水、15ml H₂O₂、75mL浓度30％的HF溶液，3号溶液为3.125g CuSO₄·5H₂O粉末，100mL无水乙醇，125mL浓度为30％的HF溶液，275mL去离子水，4号溶液为5g NaOH粉末、200ml去离子水；

2)选用N型单晶硅片置于1号溶液中浸泡沉积银纳米颗粒，然后移入2号溶液浸泡刻蚀硅纳米线，得硅纳米线阵列；

3)将步骤2)得到的硅纳米线阵列浸泡在3号溶液中，在硅纳米线阵列表面均匀地沉积铜纳米颗粒，冲洗后干燥；

4)在步骤3)所得样品上铜催化乙醇裂解原位生长碳纳米纤维；

5)将步骤4)所得样品放入CVD生长设备中进行生长，使碳纳米管贯穿生长在硅纳米线阵列表面和内部，将整个复合结构缠绕编织在一起，得片体；

6)将步骤5)所得片体置入4号溶液中水浴加热，表层薄膜与片体分离后即得到柔性锂离子电池硅碳复合负极材料。

3.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述置于1号溶液中浸泡的时间为30～60s。

4.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述移入2号溶液浸泡刻蚀的时间根据所需硅纳米线长度确定，刻蚀的速率为500nm/min。

5.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述浸泡的时间为3～5s。

6.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述冲洗是用去离子水冲洗。

7.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述干燥是在真空干燥箱中50℃烘烤干燥。

8.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述裂解的条件为：氩氢混合气作为载气，以200～500ml/min的速率在无水乙醇中鼓泡，携带乙醇蒸汽进入管式炉，开启管式炉电源，以10℃/min的升温速率升温至900℃，保持1h，自然冷却至室温后，停止通入氩氢混合气；所述氩氢混合气采用氢气含量在5％～10％的混合气体。

9.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤5)中，所述生长条件为：在CVD生长设备中距离加热丝10cm的进气口处放置盛有1g二茂铁粉末的石英舟，以200～500ml/min的速率在反应室通入氩氢混合气，氩氢混合气中氢气含量在5％～10％，以10℃/min的升温速率升温至580℃，保持30min，然后用氩氢混合气携带乙醇蒸汽通入反应室，继续以10℃/min的升温速率升温至800℃，保持1h，自然冷却到室温后，停止通入氩氢混合气。

10.如权利要求2所述柔性锂离子电池硅碳复合负极材料的制备方法，其特征在于在步骤6)中，所述水浴加热的温度为70～80℃。